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合同能源管理(EMC)變頻器在油田注水系統(tǒng)變頻節(jié)能改造成功案例

來源:仟億達 發(fā)布日期:2015-10-09 17:20:00 瀏覽:-| 加入收藏

通過變頻節(jié)能改造可對石油系統(tǒng)的主要耗能設備:循環(huán)系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、井架、提升系統(tǒng)。我們下面以油田注水系統(tǒng),進行簡單介紹:

一、引言

通過注水井向油層注水,是保證油層壓力,提油藏采油速度和采收率而被廣泛采用的一項重要開發(fā)措施。在油田注水工程中,注水泵是滿足油田注水,保證地層壓力的源設備,為了保證較長時期內(nèi)滿足油田注水需要,在設計上注水泵的容量選型一般都較,同時在實際生產(chǎn)中,日注水量又總是一個波動較的參數(shù)。別是在壓注水系統(tǒng)中,馬拉小車的現(xiàn)象比較普遍,注水泵泵壓與注水管線干壓之間存在較的壓差,必須靠控制出口閥門來保證注水管網(wǎng)的注水壓力,這樣既造成量的電能被白白的消耗掉,同時又由于泵壓較對機泵的運行也十分不利。變頻裝置依據(jù)注水管網(wǎng)需要的壓力進行參數(shù)設定,自動調(diào)節(jié)注水量,既節(jié)約量的電能又降了機泵的損耗,對降油田生產(chǎn)運行成本有著十分積的意義。

二、油田注水工藝概況

沈陽油田現(xiàn)有注水站5座,共安裝壓注水泵16臺,總裝機容量23400KW,目前正常運行4-5臺注水泵,運行容量7900KW。為適應注水量的變化,實現(xiàn)合理注水,需不斷調(diào)整注水泵的運行方式。在沒有調(diào)速措施的情況下,只能通過開泵臺數(shù)或人工調(diào)節(jié)閥門來控制流量,必然造成注水系統(tǒng)能耗增。以采油作業(yè)二區(qū)為例進行分析:

油田注水工藝.jpg

采油作業(yè)二區(qū)的注水任務主要由沈二注水站與沈四注水站聯(lián)網(wǎng)運行共同承擔,聯(lián)網(wǎng)主干管線約8公里,總注水量在8200至9700方/日變動,波動幅度+15%、-20%。該管網(wǎng)中正常啟運兩臺1800KW壓注水泵,注水排量分別為250m3/h(沈二注水站)和200m3/h(沈四注水站),管網(wǎng)平均干壓為16.9MPa,泵壓為18.9MPa,存在2Mpa的壓差,注水量晝夜變化比較,原設備又只能定速運行,所以只能靠調(diào)節(jié)閥門的開度來調(diào)節(jié)注水量的小,人為地改變了管網(wǎng)的阻力,增加了管網(wǎng)損耗,造成相當?shù)囊徊糠掷速M在閥門上,致使注水單耗居不下,不但不能夠經(jīng)濟運行,而且增加了工人的工作量,調(diào)節(jié)不及時還會造成管網(wǎng)壓力過或過,流量過或過小,影響生產(chǎn)工藝及設備的安全運行,由此看來,如果給注水泵機組加裝變頻調(diào)速裝置,泵管壓差造成的損失就可以減小,甚至可能被。同時在變頻調(diào)速裝置的參與下,通過化仿真,根據(jù)原則運行注水泵和調(diào)整注水管網(wǎng)的流量和壓力,盡可能減少配水間及井口節(jié)流損失,從而使整個注水系統(tǒng)在區(qū)運行,達到節(jié)能地目的。

三、注水系統(tǒng)進行壓變頻改造方案

1、水泵調(diào)速運行的節(jié)能原理

水泵調(diào)速運行的節(jié)能原理.gif

水泵工頻定速運行時,為了保證管網(wǎng)壓力及流量,同時保證電機不過載,只能靠改變泵出口閥門來調(diào)節(jié)泵的運行。水泵經(jīng)關閥調(diào)節(jié),在小流量、揚程(與原工況相對比)的工況下運行,泵管壓差增,單耗增。如圖一所示。假設水泵原來在工況點B運行時,出口閥門處于全開狀態(tài),出水流量為QB,揚程為HB,如果想減少注水量,下降為QA,水泵在沒有安裝任何調(diào)整裝置的情況下,只能通過關閥調(diào)節(jié)使出水量保持在QA,那么就有QA×(HA-HB)的功損失在出口閥門上,這樣,不僅浪費了量電能,而且出口閥門長期在水流沖擊作用下故障增多,壽命縮短。

如圖二所示為泵的典型的工作曲線,AB是泵的性能曲線,與額定系統(tǒng)壓力曲線QB相匹配,在B點可以得到額定壓力下的額定流量,在該點泵有的效率,關閉閥門可控制流量,當流量減小時,泵分別工作在P、Q、R、S點,此時泵需要在很的壓差下工作,因此泵的的輸出比實際系統(tǒng)需要多得多,多余的在閥上表現(xiàn)為熱量損耗,并被液體流動時帶走。用泵的輸出除以泵的效率,可以求得對泵的總輸入。用調(diào)節(jié)閥控制減小流量,損失相當。利用變頻器調(diào)速,使電動機驅(qū)動泵在可變速情況下工作,要使得泵的性曲線與系統(tǒng)在任何流量條件下的需要相匹配,流量與電機轉速成正比,產(chǎn)生的壓差與速度的平方成正比,因此可得一組性曲線,如圖三所示,無級變頻調(diào)速可得到AB~CD無數(shù)條水泵性曲線,管路性曲線與ABDC形成的陰影帶任何一個交點,都可作為工況點與外網(wǎng)水量變化相適應,在較小的揚程下達到P、Q、R、S點所對應的流量,而且只損失很少的,其節(jié)能相當可觀。

水泵調(diào)速運行的節(jié)能原理2.jpg水泵調(diào)速運行的節(jié)能原理3.jpg

2、設備改造及運行情況

經(jīng)過我方多次論證,根據(jù)采油作業(yè)二區(qū)注水系統(tǒng)運行及現(xiàn)場實際情況,決定在沈四注水站1800KW注水電機上采用利德華福公司生產(chǎn)的HARSVERT-A06/220壓功率變頻器,該設備有如下點:

全中文WINDOWS操作界面,彩色液晶觸摸屏;

輸入功率因數(shù),電流諧波少,無須功率因數(shù)補償/諧波抑制裝置;

輸出階梯正弦PWM波形,無須輸出濾波裝置,對電纜、電機絕緣無損害,電機諧波少,減少軸承、葉片的機械振動,輸出線可以長達1000米;

功率電路模塊化設計,維護簡單;

壓主回路與控制器之間為光纖連接,安全可靠;

完整的故障監(jiān)測電路、的故障報警保護;

內(nèi)置PLC,易于改變控制邏輯關系,適應多變的現(xiàn)場需要;

可靈活選擇現(xiàn)場控制/遠程控制;

可接受和輸出0~10V/4~20mA工業(yè)標準信號;

可根據(jù)用戶需要內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器;

完整的通用變頻器參數(shù)設定功能;

率(>96%)

A06/220壓變頻調(diào)速裝置各種保護功能齊全,備直流母線過欠壓,功率單元驅(qū)動故障,變壓器溫度報警及UPS掉電,柜門非法打開等輕重故障報警,尤其備流量及壓力上下限報警功能,可以有效避免流量過時水泵發(fā)生氣蝕現(xiàn)象,保證的設備的安全運行。利用該設備的工控機界面,可以非常直觀的觀測到變頻器的輸入輸出電壓和電流波形、同時還可實時采集到注水泵的注水量、耗電量、實際管網(wǎng)壓力的瞬時變化和累計數(shù)據(jù),便于現(xiàn)場工作人員進行節(jié)能分析和管理。


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